CN107474686B - 机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂料领域，具体公开一种机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料及其制备方法。所述机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，包括重量份数如下的原料组分：水性环氧树脂50‑70份；增韧剂2‑3份；成膜助剂3‑5份；消泡剂0.5‑1份；分散剂2‑4份；润湿流平剂0.5‑1.5份；硝酸铈0.1‑0.2份；颜填料20‑30份；水性固化剂20‑27份；溶剂16‑33份。本发明所提供的水性自修复聚氨酯涂料，耐水、耐酸、耐碱、耐腐蚀性强，硬度高，耐冲击性能强，可低温干燥，在漆膜受到损坏时铈离子可以进行涂层的自修复，防止叶片基体漆膜损坏处的腐蚀，延长了叶片的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于领域，尤其涉及一种机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料及其制备方法。
背景技术
机械通风冷却塔空气的流动是依靠风机的转动来驱动的，流动速度大，空气的流量也较大，对诱导冷却水的蒸发形成有利前提条件；单位体积的散热效率高，填料的体积也会比无风机冷却塔小的多，设备整体体积小、占地面积小、造价低。重力式散水设计，水膜分布均匀，距离大，不易阻塞结垢；重力自然落下之散水系统，压力低，水流速度缓慢，散水均匀，无水滴声，增加水流在散热片的停留时间，热交换效果非常好。机械通风冷却塔现是目前市场主导设计、使用方向。
目前机械冷却通风塔的风机叶片主要是铝合金材质。铝及铝合金材料由于比重小、比强度高、良好的导热导电性能以及易于进行多种加工等优点，目前广泛应用于机械冷却通风塔风机等行业。铝合金长期暴露在含有氯离子的潮湿大气或者溶液中时，表面氧化膜会发生破裂导致点蚀，影响铝合金制品的使用安全。电厂机械冷却通风塔中循环水处在不断蒸发浓缩和不断补水中，再加上循环水要加杀菌剂次氯酸，总体上循环水中氯离子含量始终维持在一个较高水平，所以机械冷却通风塔水汽蒸发时通常会携带一定量的氯离子，水蒸气在风机叶片表面冷凝时氯离子附着在铝合金风机表面，对风机叶片造成腐蚀，影响铝合金风机的使用安全。因此对铝合金风机叶片进行防护处理，可以大大延长铝合金风机使用寿命。
发明内容
针对现有技术机械冷却通风塔的风机叶片长期暴露在含有氯离子的潮湿大气或者溶液中时，表面氧化膜会发生破裂导致点蚀，影响铝合金风机的使用安全等问题，本发明提供一种机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，包括重量份数如下的原料组分：
相对于现有技术，本发明提供的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，选用水性环氧树脂，使涂料具有耐腐蚀性强，硬度高的特点；采用环氧树脂液态活性增韧剂，使固化物交联于网络结构中，醚网络比例大大增加，提高了涂料的机械力学性能，电气绝缘性，抗开裂性和温度冲击性能；由于硝酸铈的加入，使涂料具有一定的自清洁、自修复性能，在涂膜受到损坏时铈离子可以进行涂层的自修复，防止叶片基体漆膜损坏处的腐蚀，延长了叶片的使用寿命。
进一步地，本发明还提供所述机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料的制备方法。该制备方法，至少包括以下步骤：
(1)按照所述的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料原料配比称取各原料组分；
(2)将所述水性环氧树脂、增韧剂、成膜助剂、消泡剂、分散剂、润湿流平剂、硝酸铈、颜填料加入备料罐中，进行分散处理10-15min，进行震荡研磨处理，直到细度≤25μm，用200目滤布过滤，得到组份A；
(3)将所述水性固化剂与溶剂，进行分散处理5-10min，用200目滤布过滤，得到组份B；
(4)将所述组份A与组份B按重量比为3-5:1混合，加入混合体系质量0-5％的去离子水，得到机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料。
相对于现有技术，本发明提供的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料的制备方法，工艺简单，操作方便，安全环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例铝合金电极在3％氯化钠溶液中浸泡4h后极化曲线图；
图2是本发明实施例中铝合金电极在3％氯化钠溶液中浸泡100h后极化曲线图；
图中：a、表面无涂层的铝合金电极；b、表面有无自修复能力涂层的铝合金电极；c、表面有自修复能力涂层的铝合金电极；其中，自修复能力涂层为本发明所提供的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料涂装所得。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，该机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，包括重量份数如下的原料组分：
具体地，水性环氧树脂为双酚A型水性环氧树脂乳液；
优选地，所述双酚A型水性环氧树脂乳液为上海汉中化工有限公司的液体双酚A型水性环氧树脂乳液，通过一系列的化学和物理方法将环氧树脂水性化，降低环氧树脂的粘度，不含或含少量的有机挥发物(VOC)，有效成膜物质含量为50％，比重1.10g/cm3。
具体地，增韧剂为环氧树脂液态活性增韧剂，环氧树脂液态活性增韧剂是一类长链线性分子结构中含有羟基官能团的聚醚化合物，通过在基体树脂中引入全新的树枝状大分子功能化的二氧化硅纳米粒子，通过纳米粒子表面功能化基团与树脂链条的键合，在纳米尺度形成空间网络互穿结构，使树脂韧性大幅提高，粘结强度大幅上升，冲击强度和耐弯折性能大幅提高，抗开裂及抗冷热冲击性能大幅度提升，而其他力学性能完全不受影响，使涂料可以更好的保护风机叶片表面。
具体地，成膜助剂为二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚中的一种或两种；其中，二丙二醇丁醚(DPNB)比重为0.910g/cm3，低气味，快干、成膜性佳，低水溶性和良好的结合力，并对涂料树脂有良好的溶解性，对各种树脂显示出良好的结合性能是最有效的成膜助剂之一；二丙二醇甲醚(DPM)为无色透明液体，低表面张力，适度的蒸发速率，有良好的溶解和偶联能力，有助于体系成膜。
具体地，消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物乳液和有机硅消泡剂中的一种或两种；
优选地，所述聚醚硅氧烷共聚物乳液特别适用于水性体系，可防止微泡和大泡，脱泡效能高，兼容性高；
优选地，所述有机硅消泡剂为BYK-028，不含VOC，用于水性分散体涂料、木器和家具涂料、胶粘剂和纸张涂料。BYK-028是水性体系用标准消泡剂。
优选地，分散剂为迪高颜料分散剂Dispers 760W分散剂，主要成分是高效颜料吸附基团聚合物和表面活性物的水溶液，对有机颜料和碳黑有降粘效果，增加颜料和碳黑的着色强度和光泽度。
具体地，润湿流平剂为有机硅双生结构表面活性剂；具有高活性，既能底材润湿，也能防缩孔，还能促进流动和消泡性。
具体地，硝酸铈为硝酸铈六水合物；在传统环氧聚氨酯漆中添加了硝酸铈，使漆膜具有一定的自清洁、自修复性能，延长了漆膜的使用寿命。
具体地，颜填料为滑石粉、硫酸钡、碳黑、复合防锈料、复合铁钛粉中的一种；
优选地，所述滑石粉为1250目；所述硫酸钡为1500目；所述复合防锈料为808复合防锈料；所述复合铁钛粉为XD-404复合铁钛粉；1250目滑石粉耐热性和化学稳定性好，吸油性和遮盖力强，润滑性和机械加工熔点高，比热大，导热率和导电率以及收缩率低，适合用于涂料工业中作为体质填充料；XD-404复合铁钛粉能有效阻隔水分子、氧气和其他气体对钢铁的侵蚀，极大增强了颜料在钢铁表面的附着力，从而具备了优良的防锈能力，分散性能较高，能改善漆液的稳定性、抗沉性和防锈性。
具体地，水性固化剂为异氰酸酯；所述的异氰酸酯为基于异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)的亲水性脂肪族异氰酸酯和基于六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的亲水性脂肪族聚异氰酸酯的一种或两种。起到促使水性环氧树脂固化的作用。
具体地，溶剂包括去离子水10-20份、丙二醇二乙酸酯6-13份；
优选地，所述的丙二醇二乙酸酯为陶氏的丙二醇二乙酸酯(PGDA)，具有极强的溶解力，无毒低味，具有改善流平、调节漆膜干燥速度的特点。
本发明实施例提供的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，选用水性环氧树脂，使涂料具有耐腐蚀性强，硬度高的特点；采用环氧树脂液态活性增韧剂，使固化物交联于网络结构中，醚网络比例大大增加，提高了涂料的机械力学性能，电气绝缘性，抗开裂性和温度冲击性能；由于硝酸铈的加入，使涂料具有一定的自清洁、自修复性能，在涂膜受到损坏时铈离子可以进行涂层的自修复，防止叶片基体漆膜损坏处的腐蚀，延长了叶片的使用寿命。
本发明在提供该机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料的前提下，还进一步提供了该机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料的制备方法。
在一实施例中，该制备方法至少包括以下步骤：
(1)按照所述的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料原料配比称取各原料组分；
(2)将所述水性环氧树脂、增韧剂、成膜助剂、消泡剂、分散剂、润湿流平剂、硝酸铈、颜填料加入备料罐中，进行分散处理10-15min，进行震荡研磨处理，直到细度≤25μm，用200目滤布过滤，得到组份A；
(3)将所述水性固化剂与溶剂，进行分散处理5-10min，用200目滤布过滤，得到组份B；
(4)将所述组份A与组份B按重量比为3-5:1混合，加入混合体系质量0-5％的去离子水，得到机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料。
下面对上述制备方法做进一步的解释说明：
优选地，所述分散处理的搅拌速度为800-1200r/min，在此搅拌速度下，原材料能够分散更充分，分散机功率更稳定，漆液气泡最少。
本方法制备工艺简便，安全环保。
为了更好的说明本发明实施例提供的，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
一种机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，包括重量份数如下的原料组分：
制备方法包括以下步骤：
(1)按照所述的原料配比称取各原料组分；
(2)将所述双酚A型水性环氧树脂乳液、环氧树脂液态活性增韧剂、二丙二醇丁醚、聚醚硅氧烷共聚物乳液、Dispers 760W、有机硅双生结构表面活性剂、硝酸铈六水合物、滑石粉加入备料罐中，进行分散处理，以800r/min搅拌15min，进行震荡研磨处理，直到细度≤25μm，用200目滤布过滤，得到组份A；
(3)将所述异氰酸酯与PGDA，进行分散处理，800r/min搅拌10min，用200目滤布过滤，得到组份B；
(4)将所述组份A与组份B按重量比为3:1混合，得到机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料。
实施例2
一种机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，包括重量份数如下的原料组分：
制备方法包括以下步骤：
(1)按照所述的原料配比称取各原料组分；
(2)将所述双酚A型水性环氧树脂乳液、环氧树脂液态活性增韧剂、二丙二醇甲醚、BYK-028、Dispers 760W、有机硅双生结构表面活性剂、硝酸铈六水合物、XD-404复合铁钛粉加入备料罐中，进行分散处理，以1000r/min搅拌10min，进行震荡研磨处理，直到细度≤25μm，用200目滤布过滤，得到组份A；
(3)将所述异氰酸酯与PGDA，进行分散处理，1000r/min搅拌5min，用200目滤布过滤，得到组份B；
(4)将所述组份A与组份B按重量比为4:1混合，加入混合体系质量5％的去离子水，得到机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料。
实施例3
一种机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，包括重量份数如下的原料组分：
制备方法包括以下步骤：
(1)按照所述的原料配比称取各原料组分；
(2)将所述双酚A型水性环氧树脂乳液、环氧树脂液态活性增韧剂、二丙二醇乙醚、BYK-028、Dispers 760W、有机硅双生结构表面活性剂、硝酸铈六水合物、滑石粉加入备料罐中，进行分散处理，以900r/min搅拌12min，进行震荡研磨处理，直到细度≤25μm，用200目滤布过滤，得到组份A；
(3)将所述异氰酸酯与PGDA，进行分散处理，900r/min搅拌7min，用200目滤布过滤，得到组份B；
(4)将所述组份A与组份B按重量比为5:1混合，加入混合体系质量2％的去离子水，得到机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料。
实施例4
一种机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，包括重量份数如下的原料组分：
制备方法包括以下步骤：
(1)按照所述的原料配比称取各原料组分；
(2)将所述双酚A型水性环氧树脂乳液、环氧树脂液态活性增韧剂、二丙二醇丁醚、聚醚硅氧烷共聚物乳液、Dispers 760W、有机硅双生结构表面活性剂、硝酸铈六水合物、XD-404复合铁钛粉加入备料罐中，进行分散处理，以800r/min搅拌15min，进行震荡研磨处理，直到细度≤25μm，用200目滤布过滤，得到组份A；
(3)将所述异氰酸酯与PGDA，进行分散处理，800r/min搅拌10min，用200目滤布过滤，得到组份B；
(4)将所述组份A与组份B按重量比为3:1混合，加入混合体系质量4％的去离子水，得到机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料。
实施例5
一种机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，包括重量份数如下的原料组分：
制备方法包括以下步骤：
(1)按照所述的原料配比称取各原料组分；
(2)将所述双酚A型水性环氧树脂乳液、环氧树脂液态活性增韧剂、二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚按质量比1:1混合所得混合物、聚醚硅氧烷共聚物乳液、BYK-028按质量比1:2混合所得混合物、Dispers 760W、有机硅双生结构表面活性剂、硝酸铈六水合物、滑石粉加入备料罐中，进行分散处理，以800r/min搅拌15min，进行震荡研磨处理，直到细度≤25μm，用200目滤布过滤，得到组份A；
(3)将所述异氰酸酯与PGDA，进行分散处理，800r/min搅拌10min，用200目滤布过滤，得到组份B；
(4)将所述组份A与组份B按重量比为3:1混合，得到机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料。
为了更好的说明本发明实施例提供的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料的特性，下面将实施例1-5制备的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料进行相应性能的测试，测试方法和测试结构结果如表1所示。
表1机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料性能测试结果
由以上数据可知，本发明实施例提供的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，耐水，耐碱，耐候性，耐人工老化，耐腐蚀性强，硬度高，干燥速度快。
将实施例5中所得的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料涂装于铝合金电极表面，应用于铝合金电极在氯化钠溶液中浸泡的实验中，如图1所示，铝合金电极在3％氯化钠溶液中浸泡4h后极化曲线图，横坐标表示电极电位，而纵坐标表示电流密度，其拟合数据如表2所示。
表2铝合金电极在3％氯化钠溶液中浸泡4h后极化曲线图拟合数据
从表2中可以电极表面涂装涂层后腐蚀电流密度大大降低，腐蚀电位相对正移。其中涂装有无自修复能力的涂层电极腐蚀电流密度为0.5265μA·cm-2，涂装有自修复能力的涂层电极腐蚀电流密度为0.1495μA·cm-2。无自修复能力的涂层防护有效率为91.57％，有自修复能力的涂层防护有效率为97.61％。这说明有自修复能力的涂层防腐效果要好于无自修复能力的涂层，说明本发明实施例提供的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，在漆膜受到损坏时铈离子可以进行涂层的自修复，防止漆膜损坏处的腐蚀。
将实施例4中所得的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料涂装于铝合金电极表面，应用于铝合金电极在氯化钠溶液中浸泡的实验中，如图2所示，铝合金电极在3％氯化钠溶液中浸泡100h后极化曲线图，横坐标表示电极电位，而纵坐标表示电流密度，其拟合数据如表3所示。
表3铝合金电极在3％氯化钠溶液中浸泡100h后极化曲线图拟合数据
由图2和表3中数据可以看出，在3％氯化钠溶液中浸泡100h后，两种涂装有涂层的电极表面腐蚀电流有了一定增长，同时电极电位开始向负向移动这说明电极表面涂层开始有所破损，导致涂层防护效果有所下降，涂装有无自修复能力涂层的电极腐蚀电流密度为0.85423μA·cm-2，涂装有自修复能力涂层的电极腐蚀电流密度为0.3963μA·cm-2，无自修复能力的涂层防护有效率为86.35％，有自修复能力的涂层防护有效率为93.66％。自修复能力的涂层防腐效果要好于无自修复能力的涂层，这说明在涂层破损时自修复涂层中铈离子形成氢氧化铈沉积在涂层破损的基体表面形成防护膜，说明本发明实施例提供的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，在漆膜受到损坏时铈离子可以进行涂层的自修复，防止漆膜损坏处的腐蚀。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，其特征在于：包括重量份数如下的原料组分：
所述增韧剂为环氧树脂液态活性增韧剂。
2.如权利要求1所述的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，其特征在于：所述水性环氧树脂为双酚A型水性环氧树脂乳液。
3.如权利要求1所述的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，其特征在于：所述颜填料为滑石粉、硫酸钡、碳黑、复合防锈料、复合铁钛粉中的一种。
4.如权利要求1所述的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，其特征在于：所述成膜助剂为二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚中的一种或两种。
5.如权利要求1所述的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，其特征在于：所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物乳液和有机硅消泡剂中的一种或两种。
6.如权利要求1所述的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，其特征在于：所述分散剂为760W分散剂；所述润湿流平剂为有机硅双生结构表面活性剂。
7.如权利要求1所述的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，其特征在于：所述水性固化剂为异氰酸酯。
8.如权利要求1～7任一项所述的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，其特征在于：所述溶剂包括去离子水10-20份、丙二醇二乙酸酯6-13份。
9.如权利要求1～8任一项所述的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料的制备方法，其特征在于：至少包括以下步骤：
(1)按照如权利要求1～8任一项所述机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料的原料配比称取各原料组分；
(2)将所述水性环氧树脂、增韧剂、成膜助剂、消泡剂、分散剂、润湿流平剂、硝酸铈、颜填料加入备料罐中，进行分散处理10-15min，进行震荡研磨处理，直到细度≤25μm，用200目滤布过滤，得到组份A；
(3)将所述水性固化剂与溶剂，进行分散处理5-10min，用200目滤布过滤，得到组份B；
(4)将所述组份A与组份B按重量比为3-5:1混合，加入混合体系质量0-5％的去离子水，得到机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料。
10.如权利要求9所述的机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料的制备方法，其特征在于：所述分散处理的搅拌速度为800-1200r/min。
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